CN112358424B - 一种亚磺酸酯化合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种式(III)所示亚磺酸酯化合物的制备方法,所述方法包括如下步骤:以式(I)所示的磺酰肼化合物与式(II)所示的醇为原料,加入还原剂,在空气氛围中于20~100℃下反应2~10h,所得反应液经后处理即得式(III)所示的亚磺酸酯化合物。本发明的方法反应条件温和,无需过渡金属催化,使用价廉易得的还原剂,高效促进磺酰肼类和醇制备亚磺酸酯化合物;底物适用性广,能以较好的收率得到相对应的亚磺酸酯化合物;操作过程简单、高效、环保、经济,适合大规模制备。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种亚磺酸酯化合物的制备方法,该利用还原剂高效促进醇与磺酰肼反应生成亚磺酸酯。
(二)背景技术
亚磺酸酯,由于通常具有良好的生物和治疗活性,例如刺激肌肉细胞对葡萄糖的摄取,调节帕金森病蛋白DJ-1的线粒体功能等,而被广泛关注。
目前文献报道的亚磺酸酯合成方法主要包括:(1)二芳基二硫醚氧化法制备芳基亚磺酸酯;(2)硫醇与醇的交叉脱氢偶联反应制备亚磺酸酯;(3)亚硫酸、亚硫酰氯或亚硫酸钠与醇的亲核取代反应制备亚磺酸酯;(4)N-磺酰腙与醇的反应制备亚磺酸酯。但这些方法都存在诸如需要化学计量的氧化剂或使用过渡金属催化剂,相对苛刻的反应条件,底物范围较窄等缺点。
磺酰肼是一种廉价易得、稳定、无臭味的固体,在有机合成中被广泛用作硫源。2016年,Pan等人首次报道了磺酰肼与醇在Cu(OTf)2存在下发生交叉偶联反应制备亚磺酸酯化合物的方法[Chem.Asian J.2016,11,478–481]。然而,该方法底物范围较窄,仅对甲醇酯化有效。而迄今为止,磺酰肼在还原剂促进下合成亚磺酸酯的反应尚未见报道。
(三)发明内容
针对现有技术的上述缺陷,本发明提供一种清洁、环保、经济的亚磺酸酯制备方法。本发明选用价廉易得、环境友好的还原剂高效促进醇与磺酰肼反应制备亚磺酸酯。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种式(III)所示亚磺酸酯化合物的制备方法,具体反应为:
所述方法包括如下步骤:
以式(I)所示的磺酰肼化合物与式(II)所示的醇为原料,加入还原剂,在空气氛围中于20~100℃下反应2~10h,所得反应液经后处理即得式(III)所示的亚磺酸酯化合物;所述还原剂为NaHSO3、Na2SO3、NaHSO2·CH2O、五水硫代硫酸钠或Na2S2O3;所述式(I)所示的磺酰肼化合物、式(II)所示的醇和还原剂的物质的量之比为1:10~20:1~2;所述醇既是反应物也是溶剂。
其中,式(I)或式(III)中R1为氢、卤素、C1~C5烷基、甲氧基、三氟甲基、三氟甲氧基、乙酰氨基、硝基或苯基;式(II)或式(III)中R2为甲基或乙基,即所述醇为甲醇或乙醇。
优选地,式(I)或式(III)中R1为氢、氟、氯、溴、甲基、叔丁基、甲氧基、三氟甲基、三氟甲氧基、乙酰氨基、硝基或苯基。
进一步优选地,式(I)或式(III)中R1为氢、氯、溴、甲基、叔丁基、甲氧基或苯基。
更进一步优选地,所述式(III)所示亚磺酸酯化合物为下列化合物之一:
进一步,式(II)或式(III)中R2为甲基。
优选地,反应温度为30~100℃。
优选地,所述还原剂为亚硫酸钠。
本发明具体推荐如下制备方法:式(I)所示的磺酰肼化合物为4-甲氧基苯磺酰肼,式(II)所示的醇为甲醇,所述还原剂为亚硫酸钠,所述式(I)所示的磺酰肼化合物、式(II)所示的醇和还原剂的物质的量之比为1:20:2;反应条件为80℃下反应6h;式(III)所示的亚磺酸酯化合物为
进一步,所述后处理的步骤为:将所述反应液加水稀释,然后再加入乙酸乙酯萃取(优选3次),合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即得式(III)所示的亚磺酸酯化合物。
优选地,所述水与醇的体积比为7.5-8.5:1,每次萃取使用的乙酸乙酯与所述水的体积比为1:1。
本发明还提供一种式(VI)所示亚磺酸酯化合物的制备方法,所述方法包括如下步骤:
以式(IV)所示的磺酰肼化合物与甲醇为原料,加入还原剂,在空气氛围中于20~100℃下反应2~10h,所得反应液经后处理即得式(V)所示的亚磺酸酯化合物;所述还原剂为NaHSO3、Na2SO3、NaHSO2·CH2O、五水硫代硫酸钠或Na2S2O3;所述式(IV)所示的磺酰肼化合物、甲醇和还原剂的物质的量之比为1:10~20:1~2;
优选地,反应温度为30~100℃,更优选100℃,反应2h。
优选地,所述还原剂为吊白块。
进一步,所述后处理的步骤为:将所述反应液加水稀释,然后再加入乙酸乙酯萃取(优选3次),合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即得式(III)所示的亚磺酸酯化合物。
优选地,所述水与醇的体积比为7.5-8.5:1(更优选7.5:1),每次萃取使用的乙酸乙酯与所述水的体积比为1:1。
与现有技术相比,本发明的有益效果主要体现在:(1)反应条件温和,无需过渡金属催化,使用价廉易得的还原剂,高效促进磺酰肼类和醇制备亚磺酸酯化合物;(2)底物适用性广,能以较好的收率得到相对应的亚磺酸酯化合物;(3)操作过程简单、高效、环保、经济,适合大规模制备。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此:
实施例1:4-溴苯亚磺酸甲酯的制备
在一个100ml单口烧瓶中,依次加入4-溴苯磺酰肼(式Ⅰ,R=4-Br)4.99g(20mmol),2.08g(20mmol)亚硫酸氢钠,6.41g(200mmol)甲醇,30℃条件下搅拌10h,反应结束后,加60ml水稀释,然后再加入60ml乙酸乙酯萃取三次(60ml×3),合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即可得到4-溴苯亚磺酸甲酯3.79g,HPLC测得纯度为98%,分离收率为79%。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.73–7.68(m,2H),7.61–7.57(m,2H),3.50(s,3H)。
实施例2:4-甲氧基苯亚磺酸甲酯的制备
在一个100ml单口烧瓶中,依次加入4-甲氧基苯磺酰肼(式Ⅰ,R=4-OCH3)4.04g(20mmol),5.04g(40mmol)亚硫酸钠,12.81g(400mmol)甲醇,80℃条件下搅拌6h,反应结束后,加120ml水稀释,然后再加入120ml乙酸乙酯萃取三次(120ml×3),合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即可得到4-甲氧基苯亚磺酸甲酯3.39g,HPLC测得纯度为99%,分离收率为90%。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.67–7.62(m,2H),7.08–7.01(m,2H),3.88(s,3H),3.47(s,3H)。
实施例3:4-叔丁基苯亚磺酸甲酯的制备
在一个100ml单口烧瓶中,依次加入4-叔丁基苯磺酰肼(式Ⅰ,R=4-C(CH3)3)4.56g(20mmol),2.52g(20mmol)亚硫酸钠,12.81g(400mmol)甲醇,100℃条件下搅拌2h,反应结束后,加120ml水稀释,然后再加入120ml乙酸乙酯萃取三次(120ml×3),合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即可得到4-叔丁基苯亚磺酸甲酯3.74g,HPLC测得纯度为98%,分离收率为86%。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.67–7.62(m,2H),7.59–7.55(m,2H),3.50(s,3H),1.36(s,9H)。
实施例4:2,4,6-三甲基苯亚磺酸甲酯的制备
在一个100ml单口烧瓶中,依次加入2,4,6-三甲基苯磺酰肼(式Ⅰ,R=2,4,6-3CH3)4.28g(20mmol),4.72g(40mmol)NaHSO2·CH2O(吊白块),12.81g(400mmol)甲醇,100℃条件下搅拌2h,反应结束后,加120ml水稀释,然后再加入120ml乙酸乙酯萃取三次(120ml×3),合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即可得到2,4,6-三甲基苯亚磺酸甲酯3.41g,HPLC测得纯度为98%,分离收率为84%。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ6.87(s,2H),3.81(s,3H),2.60(s,6H),2.30(s,3H)。
实施例5:3-溴苯亚磺酸甲酯的制备
在一个100ml单口烧瓶中,依次加入3-溴苯磺酰肼(式Ⅰ,R=3-Br)4.99g(20mmol),4.16g(40mmol)亚硫酸氢钠,6.41g(200mmol)甲醇,30℃条件下搅拌10h,反应结束后,加60ml水稀释,然后再加入60ml乙酸乙酯萃取三次(60ml×3),合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即可得到3-溴苯亚磺酸甲酯3.87g,HPLC测得纯度为98%,分离收率为81%。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.86(t,J=1.7Hz,1H),7.70(ddd,J=7.9,1.9,1.0Hz,1H),7.66–7.61(m,1H),7.44(t,J=7.8Hz,1H),3.52(s,3H)。
实施例6:2-氯苯亚磺酸甲酯的制备
在一个100ml单口烧瓶中,依次加入2-氯苯磺酰肼(式Ⅰ,R=2-Cl)4.13g(20mmol),2.52g(20mmol)亚硫酸钠,12.81g(400mmol)甲醇,100℃条件下搅拌2h,反应结束后,加120ml水稀释,然后再加入120ml乙酸乙酯萃取三次(120ml×3),合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即可得到2-氯苯亚磺酸甲酯2.82g,HPLC测得纯度为96%,分离收率为71%。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.99–7.93(m,1H),7.55–7.43(m,3H),3.61(s,3H)。
实施例7:4-甲基苯亚磺酸乙酯的制备
在一个100ml单口烧瓶中,依次加入4-甲基苯磺酰肼(式Ⅰ,R=4-CH3)3.72g(20mmol),4.96g(20mmol)五水硫代硫酸钠,9.2g(200mmol)乙醇,80℃条件下搅拌6h,反应结束后,加100ml水稀释,然后再加入100ml乙酸乙酯萃取三次(100ml×3),合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即可得到4-甲基苯亚磺酸乙酯3.13g,HPLC测得纯度为98%,分离收率为83%。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.61(d,J=8.2Hz,2H),7.34(d,J=7.9Hz,2H),4.11(dq,J=10.0,7.1Hz,1H),3.73(dq,J=9.8,7.1Hz,1H),2.44(s,3H),1.29(t,J=7.1Hz,3H)。
实施例8:苯亚磺酰乙酯的制备
在一个100ml单口烧瓶中,依次加入苯磺酰肼(式Ⅰ,R=H)3.44g(20mmol),3.16g(20mmol)硫代硫酸钠,18.41g(400mmol)乙醇,100℃条件下搅拌2h,反应结束后,加200ml水稀释,然后再加入200ml乙酸乙酯萃取三次(200mL×3),合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即可得到苯亚磺酰乙酯2.92g,HPLC测得纯度为97%,分离收率为83%。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.78–7.71(m,2H),7.60–7.51(m,3H),4.14(dq,J=10.0,7.1Hz,1H),3.81–3.68(m,1H),1.30(t,J=7.1Hz,3H)。
实施例9:4-甲氧基苯亚磺酰乙酯的制备
在一个100ml单口烧瓶中,依次加入4-甲氧基苯磺酰肼(式Ⅰ,R=4-OCH3)4.04g(20mmol),3.16g(20mmol)硫代硫酸钠,18.41g(400mmol)乙醇,100℃条件下搅拌2h,反应结束后,加200ml水稀释,然后再加入200ml乙酸乙酯萃取三次(200mL×3),合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即可得到4-甲氧基苯亚磺酰乙酯3.36g,HPLC测得纯度为96%,分离收率为81%.
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.70–7.60(m,2H),7.07–6.99(m,2H),4.09(dq,J=10.0,7.1Hz,1H),3.87(s,3H),3.73(dq,J=10.0,7.1Hz,1H),1.28(t,J=7.1Hz,3H)。
实施例10:4-联苯亚磺酰甲酯的制备
在一个100ml单口烧瓶中,依次加入4-联苯磺酰肼(式Ⅰ,R=4-Ph)4.97g(20mmol),4.96g(20mmol)五水硫代硫酸钠,12.81g(400mmol)甲醇,100℃条件下搅拌2h,反应结束后,加120ml水稀释,然后再加入120ml乙酸乙酯萃取三次(120ml×3),合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即可得到4-联苯亚磺酸甲酯3.87g,HPLC测得纯度为97%,分离收率为81%。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.79(dd,J=7.4,5.1Hz,4H),7.66–7.60(m,2H),7.49(t,J=7.5Hz,2H),7.45–7.40(m,1H),3.55(s,3H)。
Claims (10)
1.一种式(III)所示亚磺酸酯化合物的制备方法,其特征在于所述方法包括如下步骤:
以式(I)所示的磺酰肼化合物与式(II)所示的醇为原料,加入还原剂,在空气氛围中于20~100℃下反应2~10h,所得反应液经后处理即得式(III)所示的亚磺酸酯化合物;所述还原剂为NaHSO3、Na2SO3、NaHSO2·CH2O、五水硫代硫酸钠或Na2S2O3;所述式(I)所示的磺酰肼化合物、式(II)所示的醇和还原剂的物质的量之比为1:10~20:1~2;
其中,式(I)或式(III)中R1为氢、卤素、C1~C5烷基、甲氧基、三氟甲基、三氟甲氧基、乙酰氨基、硝基或苯基;式(II)或式(III)中R2为甲基或乙基。
2.如权利要求1所述的式(III)所示亚磺酸酯化合物的制备方法,其特征在于:式(I)或式(III)中R1为氢、氟、氯、溴、甲基、叔丁基、甲氧基、三氟甲基、三氟甲氧基、乙酰氨基、硝基或苯基。
3.如权利要求2所述的式(III)所示亚磺酸酯化合物的制备方法,其特征在于式(I)或式(III)中R1为氢、氯、溴、甲基、叔丁基、甲氧基或苯基。
5.如权利要求1所述的式(III)所示亚磺酸酯化合物的制备方法,其特征在于:反应温度为30~100℃。
6.如权利要求1所述的式(III)所示亚磺酸酯化合物的制备方法,其特征在于:所述还原剂为亚硫酸钠。
8.如权利要求1所述的式(III)所示亚磺酸酯化合物的制备方法,其特征在于所述后处理的步骤为:将所述反应液加水稀释,然后再加入乙酸乙酯萃取,合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,浓缩即得式(III)所示的亚磺酸酯化合物。
9.如权利要求8所述的式(III)所示亚磺酸酯化合物的制备方法,其特征在于:所述水与醇的体积比为7.5-8.5:1,每次萃取使用的乙酸乙酯与所述水的体积比为1:1。
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